JP2017151142A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の半導体発光デバイスを備える表示装置に関するものである。 The present invention relates to a display device including a plurality of semiconductor light emitting devices.
LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)を画素として備える表示装置は、屋外や屋内問わず広告等の表示に多く使用されている。近年では、LEDの低コスト化に伴い表示装置の多画素化が進んでいる。多画素化された表示装置の画素ピッチは表示面サイズが従来の装置と同じであったとしても狭くなる。例えば、従来の大型表示装置の画素ピッチは3mm以上のものが主流であったが、近年では多画素化が進んだ結果、画素ピッチ1.5mmや1.9mmの製品が市場に投入されている。 A display device including an LED (Light Emitting Diode) as a pixel is often used for displaying advertisements, whether outdoors or indoors. In recent years, the number of pixels in display devices has been increasing with the reduction in cost of LEDs. The pixel pitch of a multi-pixel display device is narrow even if the display surface size is the same as that of a conventional device. For example, a conventional large display device has a pixel pitch of 3 mm or more, but as a result of the recent increase in the number of pixels, products with a pixel pitch of 1.5 mm or 1.9 mm have been put on the market. .
画素の狭ピッチ化に伴い1画素を構成するLEDのパッケージも小型化されており、なかには、1.0mm×1.0mm以下の非常に小さなパッケージで構成されるLEDも存在する。そのような小型パッケージのLEDが有する実装用の電極面積は、従来のパッケージの電極面積よりも小さく、また多画素化によって端子数も多くなることから、例えば半田付け工程等の製造工程における歩留まりが低下する。また、配線パターンも複雑化し、実装基板の層数増加によるコストアップが生じる。 Along with the narrowing of the pitch of pixels, the package of an LED that constitutes one pixel is also reduced in size, and there is also an LED that is constituted by a very small package of 1.0 mm × 1.0 mm or less. The electrode area for mounting of such a small package LED is smaller than the electrode area of the conventional package, and the number of terminals increases due to the increase in the number of pixels. For example, the yield in the manufacturing process such as the soldering process is increased. descend. Also, the wiring pattern is complicated, and the cost increases due to an increase in the number of layers of the mounting substrate.
そこで、パッケージの端子数を必要最低限に抑えるため、画素を構成する赤・緑・青の各色LEDのアノードもしくはカソードを共通に接続した駆動回路を有するパッケージが使用されている。カソードコモンに接続した駆動回路においては、各LEDが有する順方向電圧降下に基づき、各LEDには各々異なる印加電圧が供給される。すなわち、各LEDに適正な電圧を個別に印加することができるため消費電力を抑制し、素子の寿命低下も防ぐことができる。しかしながら、カソードコモン接続に対応したドライバの製造メーカは限られており、量産効果が得られず結果的に表示装置のコストアップにつながる。特許文献1には、ドライバのコスト低減を目的に、複数色のLEDをカソードコモンに接続し、それらアノードはスイッチング素子に接続した駆動回路が開示されている。
Therefore, in order to minimize the number of terminals of the package, a package having a drive circuit in which anodes or cathodes of red, green, and blue LEDs constituting a pixel are connected in common is used. In the drive circuit connected to the cathode common, each LED is supplied with a different applied voltage based on the forward voltage drop of each LED. That is, since an appropriate voltage can be individually applied to each LED, power consumption can be suppressed and the life of the element can be prevented from being reduced. However, manufacturers of drivers that support cathode common connection are limited, and mass production effects cannot be obtained, resulting in an increase in the cost of the display device.
一方で、各LEDをアノードコモンに接続した駆動回路においては、各LEDに共通の印加電圧が供給される。すなわち赤・緑・青の各LEDが有する順方向電圧降下のうち、最大の順方向電圧降下以上の電圧を供給し、全てのLEDが発光可能な構成としている。このような構成では、順方向電圧降下が小さなLEDにとって、その供給電圧と順方向電圧降下との差が無駄な消費電力となる。その消費電力は熱エネルギーへと変換されるため、結果的に温度上昇に伴うLEDの寿命低下を引き起こす。 On the other hand, in a drive circuit in which each LED is connected to the anode common, a common applied voltage is supplied to each LED. That is, among the forward voltage drops of the red, green, and blue LEDs, a voltage that is equal to or greater than the maximum forward voltage drop is supplied, and all LEDs can emit light. In such a configuration, for an LED having a small forward voltage drop, the difference between the supply voltage and the forward voltage drop is a wasteful power consumption. Since the power consumption is converted into thermal energy, the lifetime of the LED is reduced as the temperature rises.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、アノードコモンに接続した順方向電圧降下が異なる複数の半導体発光デバイスに対し共通の順方向電圧を供給しながらも、各半導体発光デバイスの電力消費を低減することが可能な表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and while supplying a common forward voltage to a plurality of semiconductor light emitting devices having different forward voltage drops connected to the anode common, An object is to provide a display device capable of reducing power consumption of a semiconductor light emitting device.
半導体発光デバイスアレイを含む表示部と、表示部を電気的に駆動する駆動手段とを備える表示装置であって、半導体発光デバイスアレイは、同じ半導体発光デバイスアレイに含まれる他の半導体発光デバイスが有する順方向電圧降下とは異なる順方向電圧降下を有する少なくとも1つの半導体発光デバイスを含み、駆動手段は、各半導体発光デバイスアレイに含まれる半導体発光デバイスの各アノードに共通の順方向電圧を印加する電源と、各半導体発光デバイスアレイに含まれる半導体発光デバイスのうち、最大の順方向電圧降下を有する半導体発光デバイスとは異なる少なくとも1つの半導体発光デバイスのカソード側に接続し、当該カソード側の電位を昇圧させる少なくとも1つの昇圧手段とを備える。 A display device including a display unit including a semiconductor light emitting device array and a driving unit that electrically drives the display unit, the semiconductor light emitting device array having other semiconductor light emitting devices included in the same semiconductor light emitting device array A power supply including at least one semiconductor light emitting device having a forward voltage drop different from the forward voltage drop, wherein the driving means applies a common forward voltage to each anode of the semiconductor light emitting devices included in each semiconductor light emitting device array. Are connected to the cathode side of at least one semiconductor light emitting device different from the semiconductor light emitting device having the maximum forward voltage drop among the semiconductor light emitting devices included in each semiconductor light emitting device array, and the potential on the cathode side is boosted. And at least one boosting means.
本発明に係る表示装置によれば、アノードコモンに接続した順方向電圧降下が異なる複数の半導体発光デバイスに対し共通の順方向電圧を供給しながらも、各半導体発光デバイスの電力消費を低減することができる表示装置の提供が可能である。 According to the display device of the present invention, it is possible to reduce power consumption of each semiconductor light emitting device while supplying a common forward voltage to a plurality of semiconductor light emitting devices connected to the anode common and having different forward voltage drops. It is possible to provide a display device that can be used.
本発明に係る表示装置の実施の形態について以下に図を用いて説明する。 Embodiments of a display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(表示装置)
図1は、本実施の形態の表示装置の内部を模式的に表したブロック図である。本実施の形態の表示装置1は、映像や画像を表示する表示部10と、その表示部10を電気的に駆動する駆動手段として駆動部20とを備える。また、表示装置1は、外部からの映像信号を入力する入力端子2と、その入力した映像信号から表示領域を選択する処理あるいはガンマ補正などの画像処理を行う映像信号処理部3と、その映像信号処理部3の出力信号の輝度を補正する輝度補正部4とを備える。
(Display device)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the inside of the display device of the present embodiment. The
表示部10は、その面内にマトリックス状に配列された複数の半導体発光デバイスアレイ200を備える。さらに、各半導体発光デバイスアレイ200は複数の半導体発光デバイス100を含む。本実施の形態においては、表示部1がカラー表示機能を有するため、半導体発光デバイスアレイ200は、赤色の波長域で発光する半導体発光デバイス100Rと、緑色の波長域で発光する半導体発光デバイス100Gと、青色の波長域で発光する半導体発光デバイス100Bとを含む。また、それら同じ半導体発光デバイスアレイ200に含まれる複数の半導体発光デバイス100のうち少なくとも1つの半導体発光デバイス100は、その他の半導体発光デバイス100が有する順方向電圧降下とは異なる順方向電圧降下を有する。本実施の形態においては、赤色で発光する半導体発光デバイス100Rの順方向電圧降下と青色で発光する半導体発光デバイス100Bの順方向電圧降下とは異なる。なお、それら半導体発光デバイス100とはダイオードを用いた発光デバイスのことであり、例えば、LEDや半導体レーザーである。本実施の形態において、表示装置1はカラー表示機能を有するLED表示装置であり、表示部10はマトリックス状に配列された複数のLEDアレイ200を備え、そのLEDアレイ200は赤色LED100Rと緑色LED100Gと青色LED100Bとを備える。
The
表1は、表示部10に含まれる各LEDが有する活性層の材料と、各LEDの順方向電圧降下Vfの値とを示す。一般的に順方向電圧降下Vfは、半導体発光デバイスの活性層材料に依存する。緑色LED100Gの順方向電圧降下Vfと青色LED100Bの順方向電圧降下Vfとは同じ値であるが、赤色LED100Rの順方向電圧降下Vfはそれらと比較して1.0V低い。なお、表1に示した順方向電圧降下Vfの値は一例でありこれらに限るものではない。
Table 1 shows the material of the active layer of each LED included in the
(半導体発光デバイスアレイ内の接続構成)
図2は、表示部10に電気的に接続された駆動部20の内部を表すブロック図である。表示部10は、第1の方向すなわち横方向に2つのLEDアレイと、第2の方向すなわち縦方向に2つのLEDアレイとをマトリックス状に配列して備える。実際の表示装置に備わるLEDアレイの数は、図2の表示装置1のその数よりも多いが、ここでは本発明の説明を簡単にするために、4つのLEDアレイを含む表示装置1を用いて本発明を説明する。
(Connection configuration in semiconductor light emitting device array)
FIG. 2 is a block diagram showing the inside of the
図2において、LEDアレイの配列に関して、第1の方向(横方向)を行、第2の方向(縦方向)を列とした場合、図2に記載した駆動部20を備える表示装置1は、1行1列目にLEDアレイ211と1行2列目にLEDアレイ212とを備える。また、表示装置1は、2行1列目にLEDアレイ221と、2行2列目にLEDアレイ222とを備える。各LEDアレイは、赤色LEDと緑色LEDと青色LEDとを含む。また、LEDアレイは、各LEDが有する各アノードを共通に接続したアノードコモン端子を備える。以下これら接続を具体的に説明する。
In FIG. 2, regarding the arrangement of the LED array, when the first direction (horizontal direction) is a row and the second direction (vertical direction) is a column, the
1行1列目のLEDアレイ211は赤色LED111Rと緑色LED111Gと青色LED111Bとを含む。また、LEDアレイ211はアノードコモン端子311を備え、赤色LED111Rのアノードと緑色LED111Gのアノードと青色LED111Bアノードとは、アノードコモン端子311に共通に接続されている。すなわち各アノードはアノードコモンに接続されている。他のLEDアレイの構成もLEDアレイ211と同様である。LEDアレイ212は、赤色LED112Rと緑色LED112Gと青色LED112Bとを含み、それら各アノードはLEDアレイ212が備えるアノードコモン端子312に共通に接続される。LEDアレイ221は、赤色LED121Rと緑色LED121Gと青色LED121Bとを含み、それら各アノードはLEDアレイ221が備えるアノードコモン端子321に共通に接続される。LEDアレイ222は、赤色LED122Rと緑色LED122Gと青色LED122Bとを含み、それら各アノードはLEDアレイ222が備えるアノードコモン端子322に共通に接続される。
The
(半導体発光デバイスアレイのアノード側の接続構成)
駆動部20は各LEDの各アノードに共通の順方向電圧を印加する電源として電源供給回路30を備える。本実施の形態においては、電源供給回路30の出力は各LEDアレイの各アノードコモン端子と接続している。すなわち表示装置1はアノードコモン接続の構成を備える。
(Connection configuration on the anode side of the semiconductor light emitting device array)
The
その電源供給回路30と各LEDアレイとの接続を以下に具体的に説明する。電源供給回路30の出力は、表示装置1が含むLEDアレイの行数と同じ数のラインに電気的に並列分岐する。図2の表示装置1の場合、その行数は2行であるので、電源供給回路30の出力はラインL1とラインL2の2本に分岐する。ラインL1は、さらにLEDアレイの列数と同じ数のラインに電気的に並列分岐する。すなわち図2の表示装置1の場合、その列数は2列であるので、ラインL1はラインL11とL12との2本に分岐する。ラインL11はLEDアレイ211のアノードコモン端子311に接続する。ラインL12はLEDアレイ212のアノードコモン端子312に接続する。同様に、ラインL2はラインL21とL22との2本に分岐する。ラインL21はLEDアレイ221のアノードコモン端子321に接続する。ラインL22はLEDアレイ222のアノードコモン端子322に接続する。
The connection between the
駆動部20は、第1の方向すなわち行方向に配列された各LEDアレイに流れる電流または印加する電圧の入出力を時分割制御する第1の点灯制御手段を備える。本実施の形態において、その第1の点灯制御手段はスイッチ41とスイッチ42である。駆動部20は、スイッチ41をラインL1上に備え、そのラインL1が複数本に分岐する結線部よりも、すなわちラインL1がラインL11に分岐する位置よりも電源供給回路30側に設けられる。これにより、スイッチ41は、1ライン目であるラインL1に接続するLEDアレイ211とLEDアレイ212への電圧供給を一括で入切する機能を有する。また、駆動部20は、ラインL2上にもう1つの第1の点灯制御手段としてスイッチ42をさらに備える。そのスイッチ42はラインL2が複数本に分岐する別の結線部よりも、すなわち、本実施の形態においてはラインL2がラインL21に分岐する位置よりも電源供給回路30側に設けられる。スイッチ42は、2ライン目であるラインL2に接続するLEDアレイ221とLEDアレイ222への電圧供給を一括で入切する機能を有する。
The
(半導体発光デバイスアレイのカソード側の接続構成)
また、駆動部20は、各LEDのカソード側に接続する定電流回路60をさらに備える。また駆動部20は、第2の方向すなわち列方向に配列された各LEDアレイに含まれる各LEDの各カソードに接続する配線上に第2の点灯制御手段をさらに備える。第2の点灯制御手段は、列方向に配列された各LEDに流れる電流または印加する電圧の入出力を時分割制御する。本実施の形態において、駆動部20は第2の点灯制御手段としてON/OFF回路70を備える。定電流回路60とON/OFF回路70とは、列ごとにかつLEDの種類ごとに設けられる。以下、これらの接続関係を1列目に配置されるLEDアレイ211およびLEDアレイ221の各カソード側を例にして具体的に説明する。
(Connection configuration on the cathode side of the semiconductor light emitting device array)
The
1行1列目の赤色LED111Rのカソードと、2行1列目の赤色LED121Rのカソードとは、共通に定電流回路61Rの一端と接続する。その定電流回路61Rの他端はON/OFF回路71Rの一端と接続する。同様に、1行1列目の緑色LED111Gのカソードと2行1列目の緑色LED121Gのカソードとは、共通に定電流回路61Gの一端と接続する。その定電流回路61Gの他端はON/OFF回路71Gの一端と接続する。同様に、1行1列目の青色LED111Bのカソードと2行1列目の青色LED121Bのカソードとは、共通に定電流回路61Bの一端と接続する。その定電流回路61Bの他端はON/OFF回路71Bの一端と接続する。
The cathode of the
駆動部20は、赤色LEDのカソード側の電位を昇圧させる昇圧手段として電源回路50をさらに備える。本実施の形態において、上述したON/OFF回路71Rの他端は電源回路50に接続する。つまり赤色LED111Rのカソードと赤色LED121Rのカソードとは、定電流回路61RとON/OFF回路71Rとを通じて電源回路50の一端と接続する。なお電源回路50の他端はGND電位に接続する。
The
一方で、緑色LED111Gのカソード側と緑色LED121Gのカソード側とは、定電流回路61GとON/OFF回路71Gとを通じてGNDと接続する。同様に、青色LED111Bのカソード側と青色LED121Bのカソード側とは、定電流回路61BとON/OFF回路71Bとを通じてGNDと接続する。
On the other hand, the cathode side of the
以上1列目に配置されるLEDアレイ211およびLEDアレイ221の各カソード側の接続構成を説明したが、2列目に配置されるLEDアレイ212およびLEDアレイ222の各カソード側の接続構成も図2に示す通り同様である。すなわち、赤色LED112Rのカソードと赤色LED122Rのカソードとは、定電流回路62RとON/OFF回路72Rを通じて電源回路50の一端と接続する。緑色LED112Gのカソード側と緑色LED122Gのカソード側とは、定電流回路62GとON/OFF回路72Gとを通じてGNDと接続する。同様に、青色LED112Bのカソード側と青色LED122Bのカソード側とは、定電流回路62BとON/OFF回路72Bとを通じてGNDと接続する。
The connection configuration on the cathode side of the
以上のように、電源回路50は、各LEDアレイに含まれる各LEDのうち、最大の順方向電圧降下を有する各青色LEDと各緑色LEDとは異なるLEDである各赤色LEDのカソード側に接続する。
As described above, the
なお、電源回路50は電源供給回路30とも接続され、電源供給回路30から駆動電源の供給を受ける。
The
駆動部20は制御回路80をさらに備える。制御回路80はスイッチ41とスイッチ42と接続して制御信号を入出力し、それらスイッチのONとOFFを時分割制御する。また、制御回路80は、各ON/OFF回路70とも接続し、ONとOFFの期間を時分割制御すなわちPWM(Pulse Width Modulation)制御する。
The
(昇圧手段の動作と効果)
次に、昇圧手段である電源回路50の動作と効果について述べる。各LEDは各アノードコモン端子を介して電源供給回路30に共通に並列接続されているため、各LEDにはそれぞれ共通の順方向の印加電圧Voが電源供給回路30より供給される。
(Operation and effect of boosting means)
Next, the operation and effect of the
その印加電圧Voについて説明する。表1に示すように、赤色LEDは10mAの電流を流すために2.4Vの順方向電圧が必要であり、同様の条件で、緑色LEDと青色LEDとは3.4Vの順方向電圧が必要である。よって、アノードコモンに接続された赤・緑・青の3色の各LEDをすべて点灯させるためには、少なくとも3.4V以上の印加電圧Voを電源供給回路30が供給する必要がある。
It describes the applied voltage V o. As shown in Table 1, the red LED needs a forward voltage of 2.4 V to pass a current of 10 mA, and under the same conditions, the green LED and the blue LED need a forward voltage of 3.4 V. It is. Accordingly, each LED of the three colors of the connected red, green, and blue anode common to make all lit, the
また印加電圧Voに関して、それら各LEDの順方向電圧降下Vfの他に、定電流回路60自体の電圧降下も考慮する必要がある。図3は、その定電流回路60の印加電圧と出力電流の特性を示した図である。定電流回路60に規定電流(出力電流)10mAの電流を流すためには、少なくとも0.5V以上の電圧を定電流回路60に印加する必要がある。この電圧はニー電圧と呼ばれ、定電流回路60を構成するトランジスタ特性に依存する。
Regarding the applied voltage V o , it is necessary to consider the voltage drop of the constant
したがって、本実施の形態において各LEDを点灯させるには、青色LEDおよび緑色LEDの順方向電圧降下Vf=3.4Vに、ニー電圧0.5Vを加えた3.9V以上の印加電圧が必要である。なお、実際には各LEDが有する順方向電圧降下Vfの温度依存性や駆動部20を構成する各デバイスの特性バラツキ等を考慮して、3.9V以上の電圧を印加することが好ましい。
Therefore, in order to light each LED in the present embodiment, an applied voltage of 3.9 V or more obtained by adding the knee voltage 0.5 V to the forward voltage drop V f = 3.4 V of the blue LED and the green LED is required. It is. In practice, it is preferable to apply a voltage of 3.9 V or higher in consideration of the temperature dependence of the forward voltage drop V f of each LED and the variation in characteristics of each device constituting the
一方で、青色LEDの順方向電圧降下Vfよりも小さい順方向電圧降下Vfを有する赤色LEDに、印加電圧Vo=3.9Vを印加すると電力損失が生じる。少なくとも青色LEDの順方向電圧降下Vfと赤色LEDの順方向電圧降下Vfとの電位差分が電力損失となる。本実施の形態においては、その電位差1.0Vが無駄な消費電力となる。 On the other hand, the red LED having a small forward voltage drop V f than the forward voltage drop V f of the blue LED, the application of a voltage applied V o = 3.9V power loss. At least the potential difference between the forward voltage drop Vf of the blue LED and the forward voltage drop Vf of the red LED is a power loss. In the present embodiment, the potential difference of 1.0 V is wasteful power consumption.
そこで、本実施の形態では、各赤色LEDのカソード側から電源回路50によって逆方向電圧Vrを印加し、カソード側の基準電位を上昇させる。上述したように、本実施の形態において、電源回路50は、赤色LED111Rのカソードと赤色LED121Rのカソード、赤色LED112Rのカソード、赤色LED122Rのカソードに共通に並列接続しており、それら各赤色LEDに逆方向電圧Vrを印加する。
Therefore, in the present embodiment, the reverse voltage Vr is applied from the cathode side of each red LED by the
本実施の形態のように、昇圧手段に電源回路50を用いた場合、カソード側の電位を安定して昇圧することができる。また、その電源回路50は電源供給回路30より電源供給を受けて駆動するため、駆動部20を構成する部品を少なくしながら電源回路50を駆動部20へ実装することができる。一方で、本実施の形態で示す電源回路50は本発明の昇圧手段の一例であり、カソード側の電位を昇圧することができる手段であればその他の昇圧手段であっても良い。
When the
電源回路50が印加する逆方向電圧Vrの大きさは、青色LEDの順方向電圧降下Vfと赤色LEDの順方向電圧降下Vfとの電位差以下であることが好ましい。逆方向電圧Vrがその電位差以下であれば、3色の各LEDの動作電圧が、各順方向電圧降下を下回ることがないため安定的な点灯制御が可能となる。また、逆方向電圧Vrが青色LEDの順方向電圧降下Vfと赤色LEDの順方向電圧降下Vfとの電位差と等しいとき、各LEDのアノードとカソード間に印加される実効的な動作電圧が各LEDで共通となり、損失となる消費電力量を安定的に統一させることができる。
The magnitude of the reverse voltage V r to the
本実施の形態では、青色LEDの順方向電圧降下Vfと赤色LEDの順方向電圧降下Vfとの電位差である1.0Vを逆方向電圧Vrとして印加する。これにより、各赤色LEDのカソード側の基準電位はGND電位よりもVr=1.0Vだけ高くなる。すなわち、各赤色LEDのアノードとカソード間の電位差は(Vo−Vr)となり、各赤色LEDの動作電圧は1.0Vだけ下がる。上述した無駄な電力消費を抑制することができる。 In the present embodiment, 1.0 V which is a potential difference between the forward voltage drop V f of the blue LED and the forward voltage drop V f of the red LED is applied as the reverse voltage V r . Thereby, the reference potential on the cathode side of each red LED is higher than the GND potential by V r = 1.0V. That is, the potential difference between the anode and the cathode of each red LED is (V o −V r ), and the operating voltage of each red LED is lowered by 1.0V. The useless power consumption described above can be suppressed.
(表示装置の点灯動作)
図4は、スイッチ41とスイッチ42、各ON/OFF回路70との入切と、各LEDの点灯制御のタイミングとを示す図であり、横軸は時間を表す。
(Lighting operation of display device)
FIG. 4 is a diagram showing on / off of the
まず、図4に示したタイミングT1における表示装置1の点灯動作を説明する。スイッチ41をON、スイッチ42をOFFにして、LEDアレイ211とLEDアレイ212とに、電源供給回路30から順方向の印加電圧Voを供給する。その状態で、1列目の各赤色LEDに接続されたON/OFF回路71RをPWM制御すると、そのON/OFF回路71Rが導通したタイミングにおいて、LEDアレイ211に備わる赤色LED111Rが点灯する。この際、赤色LED111Rのカソード側の基準電位は、電源回路50によって供給される逆方向の電圧によってGND電位よりもVrだけ高くなっている。同様に2列目の各赤色LEDに接続されたON/OFF回路72RをPWM制御して、LEDアレイ212に備わる赤色LED112Rを点灯制御する。赤色LED112Rのカソード側基準電位も、電源回路50によってGND電位よりVrだけ高い電位に昇圧されている。また同じタイミングT1において、1列目の各緑色LEDに接続されたON/OFF回路71Gおよび1列目の各青色LEDに接続されたON/OFF回路71B、2列目の各緑色LEDに接続されたON/OFF回路72G、2列目の各青色LEDに接続されたON/OFF回路72Bに対してもPWM制御を行い、それぞれのON/OFF回路に接続した緑色LED111Gおよび青色LED111B、緑色LED112G、青色LED112Bとを点灯制御する。この際、各緑色LED及び青色LEDのカソード側基準電位はGND電位である。以上、タイミングT1において、1行目に配列されたLEDアレイの点灯制御が完了する。なお、定電流回路60は、各LEDに流れる電流を一定に制御するよう機能する。
First, the lighting operation of the
つづいて、図4に示したタイミングT2における表示装置1の点灯動作を説明する。スイッチ41をOFF、スイッチ42をONにして、LEDアレイ221とLEDアレイ222とに電源供給回路30から順方向の印加電圧Voを供給する。その状態で、1列目の各赤色LEDに接続されたON/OFF回路71RをPWM制御し、そのON/OFF回路71Rが導通したタイミングにおいて、LEDアレイ221に備わる赤色LED121Rが点灯する。この際、赤色LED121Rのカソード側の基準電位は、電源回路50によって供給される逆方向の電圧によってGND電位よりもVrだけ高くなっている。同様に2列目の各赤色LEDに接続されたON/OFF回路72RをPWM制御して、LEDアレイ222に備わる赤色LED122Rを点灯制御する。赤色LED122Rのカソード側基準電位も、電源回路50によってGND電位よりVrだけ高い電位に昇圧されている。また同じタイミングT2において、1列目の各緑色LEDに接続されたON/OFF回路71Gおよび1列目の各青色LEDに接続されたON/OFF回路71B、2列目の各緑色LEDに接続されたON/OFF回路72G、2列目の各青色LEDに接続されたON/OFF回路72Bとに対してもPWM制御を行い、それぞれのON/OFF回路に接続した緑色LED121Gおよび青色LED121B、緑色LED122G、青色LED122Bとを点灯制御する。それら各緑色LED及び青色LEDのカソード側基準電位はGND電位である。以上にて、タイミングT2において、2行目に配列されたLEDアレイの点灯制御が完了する。
Next, the lighting operation of the
以降、タイミングT1とタイミングT2の点灯制御を繰り返す。すなわち、スイッチ41とスイッチ42により、LEDアレイの1行目の点灯制御と2行目の点灯制御を交互に繰り返し、また各LEDの種類ごとに各列に設けられたON/OFF回路70によって点灯時の輝度をPWM制御し、文字・図形・画像情報等の映像表示を行う。
Thereafter, the lighting control at timing T1 and timing T2 is repeated. That is, the lighting control of the first row and the lighting control of the second row of the LED array are alternately repeated by the
なお、図2の表示装置1が備える表示部10は、2行×2列の計4個のLEDアレイを備えるが任意の行数と列数の組み合わせで構成してもよい。また、本実施の形態の表示装置1は、スイッチ41とスイッチ42とを用いて2ラインスキャンの点灯制御を実施しているが、必ずしも2ライン単位で行う必要はない。表示部10を構成するLEDアレイの数に応じて設定すればよく、例えば32ライン単位で時分割処理してもよい。
The
(効果)
従来のアノードコモン接続の表示装置、すなわち昇圧手段を備えない表示装置の消費電力と、本実施の形態に示した昇圧手段を備える表示装置1の消費電力とを比較する。両装置の消費電力の差は、印加電圧の差分×電流×ON/OFF比で計算できる。仮に、ON/OFF比を0.25とすると、印加電圧の差分は1.0V、電流は10mAであるから、1個の赤色LEDあたり2.5mWの消費電力の低減できることになる。例えば、表示装置1がフルハイビジョンの表示装置である場合、そのLEDアレイの数つまり画素数は200万個以上であるため、消費電力の削減効果は5kW以上となる。
(effect)
The power consumption of the conventional anode common connection display device, that is, the display device not provided with the boosting means, is compared with the power consumption of the
以上のように、本実施の形態の表示装置1は、半導体発光デバイスアレイ200を含む表示部10と、表示部10を電気的に駆動する駆動部20とを備える表示装置1であって、半導体発光デバイスアレイ200は、同じ半導体発光デバイスアレイ200に含まれる他の半導体発光デバイス100が有する順方向電圧降下Vfとは異なる順方向電圧降下Vfを有する少なくとも1つの半導体発光デバイス100を含み、駆動部20は各半導体発光デバイスアレイ200に含まれる半導体発光デバイス100の各アノードに共通の順方向の印加電圧Voを供給する電源供給回路30と、各半導体発光デバイスアレイ200に含まれる半導体発光デバイス100のうち、最大の順方向電圧降下Vfを有する半導体発光デバイス100とは異なる少なくとも1つの半導体発光デバイス100のカソード側に接続し、当該カソード側の電位を昇圧させる少なくとも1つの電源回路50を昇圧手段として備える。
As described above, the
このような構成により、表示装置1は各半導体発光デバイス100のアノード−カソード間へ適正な動作電圧を供給できる。すなわち、本発明に係る表示装置1は、アノードコモン接続を有する従来の表示装置において、他の半導体発光デバイス100よりも小さな順方向電圧降下Vfを有する半導体発光デバイス100で発生していた無駄な電力消費を低減することができる。その結果、駆動部20の発熱も抑制でき、各半導体発光デバイス100の長寿命化が可能となるなど表示装置1の信頼性が向上する。また、多くのメーカが製品化しているアノードコモン型の半導体発光デバイスドライバを使用することができるので入手性がよく表示装置1の低コスト化が可能である。
With such a configuration, the
また、本発明に係る表示装置1が備える昇圧手段が昇圧する電圧の大きさVrは、半導体発光デバイスアレイ200に含まれる半導体発光デバイス100が有する最大の順方向電圧降下Vfと、昇圧手段が接続された半導体発光デバイス100が有する順方向電圧降下Vfとの差分以下であることが好ましい。これにより、昇圧手段が接続された各半導体発光デバイス100の動作電圧が、すなわちアノード−カソード間に印加される電圧が、それら半導体発光デバイス100の順方向電圧降下Vfを下回ることがないため安定的な点灯制御が可能となる。
In addition, the magnitude V r of the voltage boosted by the boosting unit included in the
また、本発明に係る表示装置1が備える昇圧手段は、最大の順方向電圧降下Vfを有する半導体発光デバイス100とは異なる少なくとも1つの半導体発光デバイス100のカソード側から逆方向電圧Vrを印加して、そのカソード側の電位を昇圧する電源回路50であることが好ましい。これにより、そのカソード側の電位を安定して昇圧することができる。また、その電源回路50は電源供給回路30より電源供給を受けて駆動することが好ましい。これにより、駆動部20を構成する部品を少なくしながら電源回路50を駆動部20へ実装することができる。
Further, the boosting means
また、本発明に係る表示装置1が備える各半導体発光デバイスアレイ200は、発光波長が異なる複数の半導体発光デバイス100を含むことが好ましい。発光波長は半導体発光デバイス100のバンドギャップに概ね一致しており、そのバンドギャップは活性層材料に依存する。よって発光波長は順方向電圧降下Vfと関連している。ゆえに、発光波長の長い半導体発光デバイスのカソード側の基準電圧を昇圧手段により昇圧することで、発光波長の長い半導体発光デバイスで発生していた無駄な電力消費を特に低減することができる。
In addition, each semiconductor light emitting
また、本発明に係る表示装置1が備える各半導体発光デバイスアレイ200は、発光波長が赤色帯域のLEDと、発光波長が緑色帯域のLEDと、発光波長が青色帯域のLEDとを含むことが好ましい。表1に示したように、各色LEDの順方向電圧降下Vfは活性層材料と関係がある。よって、上記のような各色LED100を含むLEDアレイ200を備える表示装置1において、青色LED100Bや緑色LED100Gよりも小さな順方向電圧降下Vfを有する赤色LED100Rで発生していた無駄な電力消費を特に低減することができる。
In addition, each semiconductor light emitting
また、本発明に係る表示装置1が備える表示部10は、各半導体発光デバイスアレイ200に含まれる各半導体発光デバイス100の各アノードがアノードコモンに接続したアノードコモン端子をさらに備え、電源供給回路30はそのアノードコモン端子に接続し、各アノードに対し共通の順方向の電圧Voを印加する。これにより、電源供給回路30から各半導体発光デバイス100へ共通の印加電圧Voを供給するこができる。また、電源供給回路30から各半導体発光デバイス100までの回路を簡略化できる。すなわち電源供給回路30に、多くのメーカが製品化しているアノードコモン型の半導体発光デバイスドライバを使用することができるので入手性がよく表示装置1の低コスト化が可能となる。
The
また、本発明に係る表示装置1が備える各半導体発光デバイスアレイ200は、表示部10の面内で第1の方向と第2の方向とに配列され、駆動部20は、その第1の方向に配列された各半導体発光デバイスアレイ200の各アノードコモン端子に共通して接続される配線上に設けられ、第1の方向に配列された各半導体発光デバイスアレイ200に流れる電流または印加する電圧の入出力を時分割制御する第1の点灯制御手段と、第2の方向に配列された各半導体発光デバイスアレイ200に含まれる各半導体発光デバイス100の各カソードに接続する配線上に設けられ、第2の方向に配列された各半導体発光デバイスアレイ200に含まれる各半導体発光デバイスに流れる電流または印加する電圧の入出力を時分割制御する第2の点灯制御手段とをさらに備える。このような構成により、第1の点灯制御手段は半導体発光デバイスアレイの1行目の点灯制御と2行目の点灯制御を交互に繰り返し、また第2の点灯制御手段は各半導体発光デバイスの点灯時の輝度をPWM制御を行う。これにより、表示装置1はラインスキャンにより文字・図形・画像情報等の映像表示が可能となる。
Moreover, each semiconductor light-emitting
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.
<実施の形態の変形例>
上記実施の形態では、昇圧手段である電源回路50が赤色LEDのカソード側にのみ接続する表示装置1を示したが、複数種類のLEDに昇圧手段が接続する表示装置であっても良い。例えば、表示装置1が、順方向電圧降下Vf=2.4Vの赤色LEDと、順方向電圧降下Vf=3.4Vの緑色LEDと、順方向電圧降下Vf=2.9Vの青色LEDとを備える場合、表示装置1は、最大の順方向電圧降下Vfを有する緑色LEDとは異なるLED、すなわち赤色LEDのカソード側と青色LEDのカソード側とのそれぞれに接続する昇圧手段を備えても良い。
<Modification of Embodiment>
In the above embodiment, the
本変形例において、緑色LEDの順方向電圧降下Vf=3.4Vと赤色LEDの順方向電圧降下Vf=2.4Vと差は、上述した実施の形態と同じく1.0Vである。よって、各赤色LEDのカソード側に電源回路50を接続し、電源回路50から逆方向電圧Vr=1.0Vを供給する。それにより、各赤色LEDのカソード側の基準電位を1.0Vだけ昇圧させる。また、緑色LEDの順方向電圧降下Vf=3.4Vと青色LEDの順方向電圧降下Vf=2.9Vと差は0.5Vである。よって、各青色LEDのカソード側に電源回路50を接続し、電源回路50から逆方向電圧Vr=0.5Vを供給する。それにより、各青色LEDのカソード側の基準電位を0.5Vだけ昇圧する。なお、表示装置1は、青色LEDに逆方向電圧Vr=0.5Vを印加する電源回路50と、赤色LEDに逆方向電圧Vr=1.0Vを印加する電源回路50とを個別に備えても良いし、同じ電源回路50を共用しても良い。
In this modification, the difference between the forward voltage drop V f = 3.4 V of the green LED and the forward voltage drop V f = 2.4 V of the red LED is 1.0 V as in the above-described embodiment. Therefore, the
従来のアノードコモン接続の表示装置、すなわち昇圧手段を備えない表示装置の消費電力と、本実施の形態の変形例に示した昇圧手段を備える表示装置1との消費電力を比較する。上記の実施の形態と同様に、ON/OFF比を0.25とすると、1個の赤色LEDあたり2.5mWの消費電力の低減が可能である。また、1個の青色LEDあたり1.25mWの消費電力の低減が可能である。すなわち本変形例においては、1組のLEDアレイあたり3.75mWの消費電力の低減が可能である。表示装置1がフルハイビジョンの表示装置である場合、消費電力の削減効果は7.5kW以上となる。
The power consumption of a conventional anode common connection display device, that is, a display device that does not include the boosting means, and the power consumption of the
1 表示装置、2 入力端子、3 映像信号処理部、4 輝度補正部、10 表示部、20 駆動部、30 電源供給回路、41 スイッチ(第1の点灯制御手段)、42 スイッチ(第1の点灯制御手段)、50 電源回路(昇圧手段)、60 定電流回路、70 ON/OFF回路(第2の点灯制御手段)、80 制御回路、100 半導体発光デバイス LED、100B 青色LED、100G 緑色LED、100R 赤色LED、200 半導体発光デバイスアレイ、300 アノードコモン端子、L1 ライン、L2 ライン、T1 タイミング、T2 タイミング、Vf 順方向電圧降下、Vo 印加電圧、Vr 逆方向電圧。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記半導体発光デバイスアレイは、
同じ前記半導体発光デバイスアレイに含まれる他の半導体発光デバイスが有する順方向電圧降下とは異なる順方向電圧降下を有する少なくとも1つの半導体発光デバイスを含み、
前記駆動手段は、
各前記半導体発光デバイスアレイに含まれる前記半導体発光デバイスの各アノードに共通の順方向電圧を印加する電源と、
各前記半導体発光デバイスアレイに含まれる前記半導体発光デバイスのうち、最大の順方向電圧降下を有する前記半導体発光デバイスとは異なる少なくとも1つの前記半導体発光デバイスのカソード側に接続し、当該カソード側の電位を昇圧させる少なくとも1つの昇圧手段とを備えることを特徴とする表示装置。 A display device comprising: a display unit including a semiconductor light emitting device array; and a drive unit that electrically drives the display unit,
The semiconductor light emitting device array is:
Including at least one semiconductor light emitting device having a forward voltage drop different from a forward voltage drop of other semiconductor light emitting devices included in the same semiconductor light emitting device array;
The driving means includes
A power supply for applying a common forward voltage to each anode of the semiconductor light emitting devices included in each of the semiconductor light emitting device arrays;
Of the semiconductor light emitting devices included in each of the semiconductor light emitting device arrays, connected to the cathode side of at least one semiconductor light emitting device different from the semiconductor light emitting device having the maximum forward voltage drop, and the potential on the cathode side And at least one boosting means for boosting the pressure.
各前記半導体発光デバイスアレイに含まれる各前記半導体発光デバイスの各前記アノードがアノードコモンに接続したアノードコモン端子をさらに備え、
前記電源は、前記アノードコモン端子に接続し、各前記アノードに対し共通の順方向電圧を印加する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の表示装置。 The display unit
An anode common terminal in which each anode of each of the semiconductor light emitting devices included in each semiconductor light emitting device array is connected to an anode common;
The display device according to claim 1, wherein the power source is connected to the anode common terminal and applies a common forward voltage to the anodes.
前記表示部の面内で第1の方向と第2の方向とに配列されており、
前記駆動手段は、
前記第1の方向に配列された各前記半導体発光デバイスアレイの各前記アノードコモン端子に共通して接続される配線上に設けられ、前記第1の方向に配列された各前記半導体発光デバイスアレイに流れる電流または印加する電圧の入出力を時分割制御する第1の点灯制御手段と、
前記第2の方向に配列された各前記半導体発光デバイスアレイに含まれる各前記半導体発光デバイスの各前記カソードに接続する配線上に設けられ、前記第2の方向に配列された各前記半導体発光デバイスアレイに含まれる各前記半導体発光デバイスに流れる電流または印加する電圧の入出力を時分割制御する第2の点灯制御手段とをさらに備える請求項6に記載の表示装置。 The semiconductor light emitting device array is:
Are arranged in a first direction and a second direction in the plane of the display unit,
The driving means includes
Each semiconductor light emitting device array arranged in the first direction is provided on a wiring commonly connected to each anode common terminal of each of the semiconductor light emitting device arrays arranged in the first direction. First lighting control means for performing time-sharing control of input / output of flowing current or applied voltage;
Each of the semiconductor light emitting devices arranged on the wiring connected to each of the cathodes of each of the semiconductor light emitting devices included in each of the semiconductor light emitting device arrays arranged in the second direction and arranged in the second direction The display device according to claim 6, further comprising: a second lighting control unit that performs time-sharing control of input / output of a current flowing through each semiconductor light-emitting device included in the array or an applied voltage.
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